高炉煤气提纯可研报告

1、1、 总论1.1 项目名称项目名称：提纯低燃值高炉煤气综合利用工程1.2 承办单位承办单位： 1.3 设计依据1.4研究的范围和内容按咨询委托书的要求，研究的内容包括：根据 高炉煤气综合利用现状，在确保下游用户安全、可靠用气的基础上，结合 提供的高炉煤气提纯技术，确定本项目的建设规模，产品方案，主要工艺流程及其相关的公用辅助设施，同时考虑节能减排和循环经济的要求，并对上述内容进行投资估算和技术经济分析。1.5 主要设计原则 先进性和实用性相结合，尽量节省投资； 认真分析本项目与现有设施的协调性和衔接性；总图布置紧凑、合理，尽量节约用地，保证工艺流程通畅；严格执行国家和行业的有关设计规程、规范和

2、标准。1.6 公司简介1.7 项目建设的必要性能源安全战略的需要该项目实施后可减少天然气用量约25%，可缓解对天然气需求的瓶颈问题，使 的能源结构更加合理。节能减排的需要 高炉煤气实际产量远超原设计产量17.09×104Nm3/h，达到了近21×104Nm3/h，再加上后继各生产线消耗降低，从而导致目前高炉煤气放散率达到了40%以上，剩余高炉煤气迫切需要加以综合利用。降低产品能源成本的需要一方面大量的高炉煤气在放散，另一方面天然气的价格仍在上涨（据有关资料介绍在2011年西气东输二线建成通气后，东亚天然气大量进入中国后，天然气价格还要上涨），这样产品单位能源成本还将增加。环

3、境综合治理的需要高炉煤气的大量放散，不仅浪费能源，而且严重污染环境，本项目的实施不仅能改善周围环境状况，而且还可通过节能，年实现节约标准煤2.9万t，给企业带来良好的社会效益和经济效益。1.8 项目建设的有利条件 具有优越的自然条件本项目建设地位于 厂区内，区域内功能齐全，设施配套，工程所需的水、电、气等能源介质均可由综合管网供给。 具有良好的工程建设管理经验为适应市场变化，近几年不断加大工程项目投资力度，在项目实施的过程中，公司非常重视对工程项目的科学管理，并积累了丰富的工程建设组织管理经验，为本项目的实施打下了良好的基础。 具有可靠的原料资源具有稳定、可靠的高炉煤气资源，并迫切需要将其综合

4、利用，因而为本项目的日常生产运行提供了可靠的原料保证。 拥有先进、可靠的技术已为用户设计建设了多套大型提纯CO装置。 具有充足的资金保证1.9 主要研究结果概要1.9.1 项目建设条件 选址 本项目建设地位于厂区现有煤气站南侧，占地约6000m2。 供电本项目2回路10KV电源从炼铁35KV变电站10KV配电室两段不同的母线引来。系统高压部分装机容量为: 6310kW，工作容量为: 5955KW；低压部分装机容量为: 3390kW，工作容量为: 2419kW。低压部分设630KVA、10/0.4KV干式变压器两台；配电系统采用单母线分段的接线方式；电源由10kV高压配电室两段不同的母线引来。本

5、项目高压配电室、低压配电室、变压器室等均设于控制楼内。 供气压缩空气：从现有压缩空气管道上接出一根DN25管道，经缓冲、过滤、冷却和再过滤后，用作仪表气源。压缩空气管道输送压力为：0.8MPa。 给排水本项目供水就近从厂区内主供水管网上接入，供水压力为：0.30.4MPa；排水系统就近排入厂区内的排水干管。本系统界区内设950m3/h循环水冷却系统一套。 通风空调在压缩机主厂房、真空泵房及热值仪室等场所设置事故通风机；在高低压配电室、控制值班室、休息室和门卫等人员工作场所设置空调或通风设施。 资金本项目建设投资费用估算额为：9300万元， 1.9.2 建设规模和产品方案本项目建设规模为提纯60

6、000Nm3/h（干基）高炉煤气原料气。本项目提纯产品气设计工况基准点为：CO体积含量70 vol%，产量17500Nm3/h，热值2200×4.18kJ/Nm3。1.9.3 主要工艺流程从现有煤气柜后DN1800净高炉煤气总管上接出一根DN1400煤气管道，送至本项目界区内。高炉煤气压缩至0.32MPa（G）后，进入预处理工序，在预处理工序中脱出大部分粉尘、全部无机硫和氧气后，气体温度降到70。经上述处理后的合格原料气进入提纯装置，在CO提纯装置中，CO气体浓缩到70vol%，然后经产品气增压机压缩到35KPa（G）后出界区。吸附尾气从吸附塔顶出来后由放散塔高空放散。1.9.4 能

7、源、环保、安全及工业卫生与消防 能源本项目主要能源介质为电，主要耗电设备为煤气压缩机、罗茨风机和真空泵。生产达设计规模后，年耗电量为：4761.36×104kWh；年耗新水量为：28×104t；年耗氮气量为：10×104Nm3，共计折合标准煤：1.93万t/a。 本项目提纯气生产工序能耗为0.1380kg标准煤/Nm3提纯气，设计中采取的节能措施符合国家能源政策。本项目实施后，年可替代天然气3382×104Nm3，折合标准煤3.8万吨，采用提纯气替代混合气（高炉煤气与天然气混合）用于各工业炉燃烧，年可节约标准煤1.03万吨。本项目综合能耗指标为：年可节约

8、标准煤2.9万吨，另外提纯气燃烧后烟气相比混合煤气燃烧后的烟气能提高各工业炉内的辐射换热效果，也具有一定的节能作用。本项目实施符合国家能源政策，具有良好的经济效益和社会效益。 环保、安全及工业卫生与消防本设计按照国家有关标准、规程和规范对涉及环保、安全及工业卫生和消防等方面的问题，采取了多种必要的措施，能满足生产和国家有关标准要求，但有关CO的排放问题须与当地环保部门沟通。1.9.5 工程建设进度工程建设期为一年1.9.6 技术经济分析 本工程项目主要技术经济指标如下： 项目建设总投资：9300万元；投资利润率：14.42 财务内部收益率：15.01%；投资回收期：7.1 年1.9.7 结论本

9、项目的建设从公司的客观实际情况来说是必要的，技术上从理论分析亦是可行的。且本项目实施后具有良好的社会效益和一定的企业经济效益。1.10 需要说明的问题从高炉煤气中提纯CO工艺尽管从理论上可行，并通过了实验室论证，但国内无该类项目实施先例，因而存在着一定的技术风险；本项目的关键设施吸附剂对原料气的品质要求较高，尤其是粉尘和硫的含量，若原料气品质达不到要求，将可能造成催化剂中毒，对整个系统产生极大的影响，因而本项目必须保证原料气品质；由于现无适合的高炉煤气缓冲用户，本项目实施后，仍会有少量的高炉煤气放散；从高炉煤气利用的角度来说，本项目的经济性较好。2、项目分析与策划2.1 概况高炉投用后，产生约

10、21X104Nm3/h高炉煤气，目前利用率仅约60%，高炉煤气放散量达81000Nm3/h。为充分利用高炉煤气化学能，减少高炉煤气放散对环境的影响，拟推动对高炉煤气进行提纯的综合应用项目。2.2项目背景及煤气平衡目前所采用的高炉煤气利用方式是在高炉煤气中掺入部分天然气提高其热值供用户使用，因为二种不同热值的燃气混合对高热值燃气要引起熵的损失，所以从能源利用角度来说不是最佳的利用方式。根据的特殊情况，目前剩余高炉煤气利用方式主要有： 直接送入锅炉生产蒸汽发电； 适当掺烧一部分天然气，利用CCPP发电； 把高炉煤气进行富化，提高其热值到2200X4.18KJ/Nm3左右直接进入工业炉内燃烧。由于历

11、史的原因，不能自供燃料，又由于各生产机组能力有限，不能将高炉煤气充分消化，一方面购入大量的天然气作燃料，另一方面多余的高炉煤气又在放散，这对资源的保障和成本的降低大大不利，因此，从资源保障方面考虑，用高炉煤气发电不是最佳选择；若通过变压吸附方式，把高炉煤气中的56 vol%的氮气去除大部分，提高其中CO浓度，使热值达到2200X4.18KJ/Nm3，直接送入轧钢加热炉内使用，采用这种方式，既可解决高炉煤气放散问题，又可解决天然气供应紧缺问题，是目前最佳的选择。一方面高炉煤气大量放散，另一方面还在大量使用天然气制备热值约为21002200X4.18KJ/Nm3的混合气（MG），其原因就是高炉煤气

12、热值太低，未能将其合理利用。据此，提出将高炉煤气进行变压吸附，使煤气中CO的体积含量提高至约70vol%，以提高高炉煤气单位热值，供现有轧钢工业炉使用，达到减少天然气使用量，逐步实现高炉煤气零放散的目的。经多方论证，并对相关项目进行实地考察，现已证明采用变压吸附提纯CO的工艺方案在技术上是切实可行的。根据 “咨询委托书”的要求，本可行性研究报告将不对CO提纯的具体工艺方案进行论证，仅根据技术资料进行该项目整体工艺方案的可行性研究。2.3 生产规模与产品方案的确定2.3.1 基本思路生产规模与产品方案的确定:以实现混合煤气用户热值和压力最稳定，高炉煤气充分利用，浓缩成本最低，综合效益最大化为原则

13、。2.3.2高炉煤气使用现状分析 根据煤气使用情况分析资料可知：现有生产线均采用混合煤气（高炉煤气与天然气混合），混合煤气热值约为2200X4.18KJ/Nm3，最大耗量：65000Nm3/h。 目前混合煤气根据生产情况使用的波动范围为2000065000Nm3/h，且瞬时波动幅度大，可达100%200%，波动方式呈不规则正弦波形。 目前高炉煤气产量约210000Nm3/h，除热风炉、喷煤及烧结使用外，可外送高炉煤气量约为131700Nm3/h，高炉煤气放散量高达81000Nm3/h；另一生产线投产后，若高炉煤气不加以合理利用，其放散量仍高达49000Nm3/h。 随着高炉冶炼强度的提高，高炉

14、煤气产量仍有增加的趋势。2.3.3 建设规模与产品方案2.3.3.1建设规模本项目的建设规模为：提纯高炉煤气原料气60000Nm3/h（干基）。2.3.3.2产品方案本项目提纯装置设计工况基准点如下： 提纯产品气成分（V%）提纯产品气成分表（V%）化学成份CH4COCO2H2N2百分率/%（干基）0.22%70.00%9.41%0.25%20.13%100.00%流量/Nm3/h38.5122501646.843.83522.717500 提纯产品气热值：2200X4.18KJ/Nm3 提纯产品气压力：35KPa 提纯产品气温度：常温2.4 提纯装置生产运行模式本系统提纯产品气CO体积含量为7

15、0 vol%，对应煤气热值为2200X4.18KJ/Nm3，可不掺混天然气，直接外送，此时提纯气产量为17500Nm3/h。生产用气不足部分由高炉煤气掺混天然气补充，其控制热值与提纯产品气一致。特殊情况下，可通过降压方式将提纯产品气CO体积含量降低1020%（可调），以增大产量，系统以掺混天然气方式补充不足热值，使外送产品气热值稳定在2200X4.18KJ/Nm3。该模式可保证用户生产用气安全、稳定。2.5 高炉煤气放散采用变压吸附提纯装置后，还必须合理利用现有25t燃气锅炉（可考虑将多余蒸汽发电），将其作为缓冲用户，以适应并平衡用气负荷的波动，实现高炉煤气的零放散。3、工艺方案3.1 原料气

16、来源及技术参数本提纯装置原料气利用1000m3级高炉生产的副产煤气，用量约60000Nm3/h（干基）。高炉煤气从现有120000m3煤气柜后DN1800煤气总管上接出，其技术参数如下：高炉煤气化学成份表化学成份CH4COCO2H2N2O2H2O（气）百分率/%（干基）0.50%24.0%16.0%1.0%57.5%1.0%饱和100.00%流量(干基）/Nm3/h335.016080.010720.0670.038525.0670.060000.0 原料气压力：8000±150Pa； 原料气温度：60； 原料气SO2的浓度：1ppm； 原料气中H2S的浓度：100ppm； 原料气粉

17、尘：10mg/Nm33.2 提纯产品气设计工况提纯产品气设计工况表（ 提供）化学成份CH4COCO2H2N2百分率/%（干基）0.22%70.00%9.41%0.25%20.13%100.00%流量/Nm3/h38.5122501646.843.83522.717500 外送提纯产品气压力：35KPa 外送提纯产品气热值：2200X4.18KJ/Nm33.3主要工艺流程从现有12万m3煤气柜后DN1800净高炉煤气总管上接出一根DN1400煤气管道，将高炉煤气送至本项目界区内。高炉煤气压缩至0.32MPa（G）后，进入预处理工序，在预处理工序中脱出大部分粉尘、全部无机硫和氧气后，气体温度降到7

18、0。经上述处理后的合格原料气进入提纯装置，在CO提纯装置中，CO气体浓缩到70vol%，然后经产品气增压机压缩到35KPa后出界区。吸附尾气从吸附塔顶出来后高空放散。进入变压吸附提纯装置前，应满足：粉尘含量10mg/Nm3,同时没有有机硫，保证无机硫含量100PPm，氧气含量1v%。预处理工序分为脱硫和除氧两部分。在此工序中原料气中的无机硫和氧气被除去。保证进入PSA-CO工序中的原料气中不含无机硫、氧气含量小于0.01%。3.4 项目技术方案简介-变压吸附（PSA）技术变压吸附（PSA）技术是近30 多年来发展起来的一项新型气体分离与净化技术。1942年德国发表了第一篇无热吸附净化空气的专利

19、文献。60年代初，美国联合碳化物公司首次实现了变压吸附四床工艺技术的工业化。由于变压吸附技术投资少、运行费用低、产品纯度高、操作简单、灵活、环境污染小、原料气源适应范围宽，因此，进入70年代后，这项技术被广泛应用于石油化工、冶金（焦化）、轻工及环保等领域，特别在国内化工行业近十多年里得到了较快的发展，主要用于气体分离，制氧、提取氢、提取CO2、提取CO等等。变压吸附气体分离工艺过程是吸附剂在物理吸附中所具有的两个基本性质：一是对不同组分的吸附能力不同，二是吸附质在吸附剂上的吸附容量随吸附质的分压上升而增加，随吸附温度的上升而下降。利用吸附剂的第一个性质，可实现对混合气体中某些组分的优先吸附而使

20、其它组分得以提纯；利用吸附剂的第二个性质，可实现吸附剂在低温、高压下吸附而在高温、低压下解吸再生，从而构成吸附剂的吸附与再生循环，达到连续分离气体的目的。本项目PSA工序简述如下： PSA-1工序简述 PSA-1工序的作用是分离原料气中的无机硫和水等杂质。进入界区的原料气，首先由煤气压缩机增压到0.32MPa（G），同时温度控制在70左右，再由原料气进口阀从塔底进入PSA-1工序吸附塔，半成品气从吸附塔顶部排出。经过一定循环步骤后，吸附塔内的杂质气体通过冲洗方式排出吸附塔，送出界区。 为了保证半成品气的连续输出和适应今后工况变化而灵活调节产量，PSA-1工序由二套装置组成。每套装置有2台吸附塔

21、，任何时刻均有1台吸附塔处于吸附步骤，其余各塔处于吸附剂再生过程，2台塔交替工作从而达到连续分离杂质的目的。在一个周期中每个吸附塔均经历：吸附、冲洗再生两个工艺过程。具体步骤如下：a吸附 增压的原料气从吸附塔底部进入PSA-1工序的吸附塔中，在预定的吸附压力下，混合气中的有害杂质被专用吸附剂吸附下来，CO、N2、CH4等未被吸附的组份作为吸附尾气从吸附塔顶流出吸附塔，送到后工序。当吸附塔中的杂质吸附前沿到达吸附塔的预定位置后，关闭吸附塔的原料气进口阀门和吸附尾气出口阀门，吸附塔停止吸附步骤，开始转入冲洗再生过程。b冲洗再生 结束吸附步骤后，将PSA-CO的尾气从吸附塔的塔顶送入吸附塔对吸附剂进

22、行冲洗再生，再生过程中吸附塔压力保持不变。至此，吸附塔完成了一个完整的吸附再生循环过程，并为下一个循环过程做好了准备。装置中9台吸附塔交替进行以上各个步骤的操作，从而得到满足产品规格要求的半成品气。 除氧工序简述经过脱硫工序的原料气自上而下的通过脱氧塔。在脱氧塔内，原料气中的氧在催化剂的作用下与原料气中的氢和一氧化碳发生反应，生成水和二氧化碳而被除去。在这一过程中，根据反应原理，需要消耗一部分原料气中的氢和一氧化碳。 PSA-CO工序简述 PSA-CO工序的作用是使CO与其它组份如CO2、N2、CH4等杂质组份分离，得到CO产品。从预处理工序来的半成品气，经进口阀从塔底进入PSA-CO工序吸附

23、塔，吸附尾气从吸附塔顶部排出。经过一定循环步骤后，吸附塔内合格的CO通过抽真空方式排出吸附塔，进入CO产品气罐。 为了保证CO产品的连续性和适应今后工况变化而灵活调节产量，PSA-CO工序由两套装置组成。每套装置有8台吸附塔，任何时刻均有3台吸附塔处于吸附步骤，其余各塔处于吸附剂再生过程的不同阶段，8台塔交替工作从而达到连续分离CO的目的。在一个周期中每个吸附塔均经历吸附、均压降压、抽空、均压充压、（终）充压等工艺过程。具体步骤如下：a吸附 半成品气从吸附塔底部进入PSA-CO工序的吸附塔中，在预定的吸附压力下，混合气中的CO被专用吸附剂PU-1吸附下来，CO2、N2、CH4等未被吸附的组份作

24、为吸附尾气从吸附塔顶流出吸附塔送出界区。当吸附塔中的CO吸附前沿到达吸附塔的预定位置后，关闭吸附塔的原料气进口阀门和吸附尾气出口阀门，吸附塔停止吸附步骤，开始转入再生过程。b吸附塔均压降压 结束吸附步骤后，将吸附塔与处于低压状态的吸附塔连通，对吸附塔进行降压，对塔内死空间的气体和解吸下来的气体中的有用组分进行回收。c抽真空 均压降压结束后，为得到产品CO并使吸附剂得到彻底地再生，用真空泵逆着吸附方向对吸附塔进行抽真空，使被吸附的CO解吸，解吸下来的CO流入产品气罐。d吸附塔的均压升压 抽真空步骤结束后，吸附塔与处于高压状态的吸附塔连通进行均压升压。均压升压气体从吸附塔的顶部逆着吸附方向导入吸附

25、塔，达到升压的目的并且回收均压罐中的有用组分。e吸附尾气对吸附塔终升压 均压升压步骤后的吸附塔内压力还未达到预定的吸附压力，为了使吸附塔可以平稳地切换到下一次吸附并保证吸附塔中的CO浓度前沿在终充过程中平稳移动，需要通过相应的升压调节阀缓慢而又平稳地用另一处于吸附步骤的吸附塔的吸附尾气将吸附塔压力升至预定的吸附压力。至此，吸附塔完成了一个完整的吸附再生循环过程，并为下一个循环过程做好了准备。每套装置中8个吸附塔交替进行以上各个步骤的操作，从而得到满足产品规格要求的产品一氧化碳。3.5 系统整体调配方案 当用气负荷大于系统出力（超过17500Nm3/h，热值：2200X4.18KJ/Nm3）时，

26、利用现有煤气加压及混合站，以同热值的高炉煤气混天然气补充不足气量，但小流量时须靠高炉煤气提纯系统自带的高炉煤气混天然气设施补充； 当用气负荷小于系统出力（低于17500Nm3/h，热值：2200X4.18KJ/Nm3）时，须及时调整提纯装置负荷，紧急状态时，采取事故回流放散措施。根据目前生产情况，该工况出现的概率较低； 为保证用户热值稳定，在提纯气出口及混合气出口采用在线热值跟踪控制方式；提纯装置故障时，可切换至现有系统，保证生产正常运行；以现有25t燃气锅炉作为高炉煤气缓冲用户，实现高炉煤气零放散。3.5主要设备表3.5.1主要非标设备主要非标设备表序号非标设备名称技术规格材质数量（台）1预

27、处理塔13600Q345R22预处理塔23400Q345R43预处理塔33400Q345R84吸附塔3600Q345R165吸附尾气缓冲罐3200Q345R26置换气缓冲罐3200Q345R27产品气缓冲罐3500Q345R68喷淋塔2600Q345R19汽水分离器1800Q345R110离心机增压后汽水分离器1200Q345R211仪表空气缓冲罐1200Q345R112离心机后冷却器Q235213除氧后冷却器Q235214真空泵前冷却器Q235415真空泵后冷却器Q235216提纯尾气放散塔1小计563.5.2主要动力设备主要动力设备表序号设备名称技术规格单位数量1原料气离心压缩机进口压力：

28、3KPa；出口压力：0.32MPa（G）；流量：715m3/min；2800KW套22置换气罗茨鼓风机进口压力：4KPa；出口压力：39.2KPa；流量：28m3/min；37KW套23产品气增压机进口压力：4KPa；出口压力：39.2KPa；流量：407.5m3/min；355KW套24真空泵W1200型；1.2m3/s；110KW套45真空泵W2400型；2.4m3/s；220KW套126液压站套17防爆单梁起重机起吊重量：10t套28冷却水泵（见水道专业）1000t/h；扬程：32m台29冷却塔（见水道专业）600t/h台210仪表气冷干机（见热力专业）5m3/min台2合计263.5.

29、3主要程控阀门主要程控阀门表序号技术规格单套数量装置套数总数备 注1DN200102202DN25082163DN300242484DN35082165DN4008216小计581163.5.4 吸附剂用量序号填料总量/吨消耗/年1P-143053052P-14B127253P-5A304P-13885P-9506瓷球274小计11743.6 工艺平面布置本项目布置在现有煤气站区域南侧的空地上，占地面积约6000m2。各工艺设备按工艺流程顺序布置。站区内主要建、构筑物有：煤气压缩机主厂房，煤气鼓风机、真空泵房，循环水泵房，冷却塔及控制楼等辅助用房。本系统为独立站房，四周设有防护围墙，站内设有4

30、m宽消防通路。煤气压缩机主厂房采用双层结构，煤气压缩机呈单列布置，运转层设在二层，冷却器及油站等设于一层，压缩机室外阀门操作平台与二层相连，主厂房内二层设有10t电动单梁防爆起重机一台，LK=10.5m。各种吸附塔及储罐等设施均露天布置。3.7工艺技术特点 主要工艺设备按先进、可靠和适用的原则选取； 尽量利用现有设施，以节省投资； 厂区布置在尽量节约用地的前提下，充分考虑今后发展的可能性及与现有系统的衔接性； 注意工厂设计与周围环境的协调性； 充分考虑生产安全与环保的要求。3.8工作制度及劳动定员 三班工作制，四班三运转，年工作小时：8000h。3.9工程建设期 工程建设期：1年3.10项目主

31、要技术经济指标 项目达产后，其主要技术经济指标见下表：项目主要技术经济指标表序号指 标 名 称单 位数 量备 注一项目产品1提纯产品气Nm3/h17500CO体积含量70%折合节约天然气Nm3/h3382天然气热值：2200X4.18KJ/Nm3二原料气消耗1高炉煤气Nm3/h60000干基三动力消耗1年耗新水量104t282年耗电量104Kw.h4761.37不含现有煤气加压设施四项目占地面积m26000五建构筑物面积m22880六绿化面积m21200七建构筑系数%48八绿化系数%20九生产制度班三班四班三运转十年工作天数小时8000十一劳动定员人30含管理人员4、 总图运输4.1概述4.1

32、.1地理位置厂区道路与城市道路网（外环西路等）相接，外部铁路和公路交通运输十分方便。4.1.2设计依据 设计采用的标准、规范： 工业企业总平面设计规范（GB50187-93） 建筑设计防火规范（GB500162006） 厂矿道路设计规范（GBJ22-87） 总图制图标准（GB/T50103-2001） 业主提供的1：1000厂区地形图。4.1.3气象条件衡阳地区属亚热带大陆性气候，冬春多雨，夏秋干旱。极端最高气温 40.8极端最低气温 7.9全年平均气温 17.9年平均降水量 1329.1mm日最大降水量 142.3mm冬季最冷月相对湿度 80%夏季最热月相对湿度 71%最大积雪深度 16cm

33、主导风向受季风控制，冬季多北风和东北风（静风率27%），夏季多南风和东南风（静风率16%）。4.2总平面布置4.2.1 设计内容本工程设计内容为提纯60000Nm3/h高炉煤气原料气，主要建构筑物包括各种气体储罐、吸附塔、循环冷却水系统及其配套设施煤气压缩机主厂房、真空泵房、控制楼和尾气放散塔等。4.2.2设计原则 力求本工程总平面布置符合 总体规划要求，且布置紧凑，节约用地。 满足生产要求，物流顺畅。 充分利用现状地形，因地制宜进行布置。 满足防火、防噪、防振、防爆要求。 适应内外运输，线路短捷顺直。 远近建设关系，全面统一考虑。4.2.3总平面布置从北往南分别为电气楼、PSA区（包括煤气压

34、缩机主厂房,真空泵房和各种吸附塔及储罐等）、循环冷却水系统。总用地面积约6000m2。站区四周设有2.2m高防护围墙。4.3道路运输本工程站区外部道路利用 厂区现有道路。站区内设有消防道路，道路均为城市型，宽度4m。4.4竖向布置及场地排雨水4.4.1竖向布置本工程场坪标高82.00m（黄海高层），室内地坪标高为82.3m。4.4.2 场地排雨水本工程采用暗管排水方式，场地雨水就近接入厂区排水管沟。4.5消防本工程站区的消防利用工业园现有消防设施和人员，本设计仅考虑在站房周围沿道路布置消防栓。4.6绿化为绿化和美化站区环境，本设计考虑在道路两旁种植绿蓠和行道树，站房周围空地种植草皮。5、 公用

35、辅助设施5.1热力设施5.1.1设计依据 工艺提供的原始资料压缩空气站设计规范（50029-2003）钢铁冶金企业设计防火规范（GB50414-2007）工业企业设计卫生标准（GBZ1-2002）工业金属管道设计规范（GB503162000）5.1.2设计内容及范围 本项目为提纯低燃值高炉煤气综合利用工程，本系统为各气动设备提供纯净、干燥的压缩空气，用作仪表气源。系统在界区内新建设5m3/min，0.8MPa冷干机二台及其相关辅助设施。5.1.3 系统配置从现有压缩空气管道上接出一根DN25压缩空气管道，经缓冲、过滤、冷却和再过滤后，用作仪表气源。压缩空气管道输送压力为0.8MPa，经净化处理

36、后，用不锈钢管送至提纯系统气动设备现场。5.1.4 主要设备 空气缓冲罐公称容积：1m3；公称压力：1.0MPa；数量：1台 冷冻干燥机额定处理量：5m3/min/台；数量：2台（一用一备） 前置过滤器额定处理量：5m3/min/台；数量：2台（一用一备）后置过滤器额定处理量：5m3/min/台；数量：2台（一用一备）5.2给排水设施5.2.1概况本项目为提纯低燃值高炉煤气综合利用工程，本次设计只考虑与本工程有关的、厂区以内的生产给水、生活给排水、雨水及站区消防水。5.2.2给水系统5.2.2.1水源 外部供水管网压力不小于0.4MPa，水质符合生产、生活用水要求。5.2.2.2用水量情况 本

37、工程生产用水量主要是循环用水，循环水总量950m3/h，循环水系统补充新水20m3/h，本工程所用新水总量20m3/h。生活用水量1.5m3/d。5.2.2.3生产用水循环水系统：循环水系统总水量950 m3/h，其工艺流程如下： 用户用后水 冷却塔 冷水池 水泵电子水处理仪循环使用。用户用后的水，利用其余压直接上冷却塔，冷却后的水进入冷水池，再由泵加压送往用户循环使用。为确保循环水系统中的水质稳定，本设计在水泵的出水管上加设电子水处理仪。系统设循环水泵房一座。泵房尺寸为L×B×H=12×9×4m。地上式泵房。泵房内设循环水泵两台（一用一备），每台Q=1

38、000m3/h，H=32m，N=160kW。电子水处理仪一台。设玻璃钢机械通风冷却塔二台，冷却能力：Q=600m3/h，温差5-8，塔下水池尺寸为L×B×H=18.0×9.0×4m,地上式。循环水系统的新水补充按总循环水量的2%，循环率占生产总用水量的98%。循环水系统中的补充新水量20m3/h，直接从厂区生产给水管上接入。5.2.2.4生活用水 生活用水主要是车间的洗手用水和卫生间用水，用水量1.50m3/d左右，直接从厂区生活给水管上接水。5.2.2.5消防用水 室内消防用水量为10L/S，室外消防用水量为25L/S，室外设置地上式消火栓，其间距不大

39、于120m。室内设置室内消火栓，其间距不大于30m，同时根据建筑灭火器配置设计规范GB50140-2005要求配置一定数量磷酸铵盐干粉灭火器。消防用水与生产用水为一个系统。直接从厂区生产给水管网上接入。5.2.3排水生产车间其它用水（洗手、冲洗等用水），这部分水无污染，水量小，就近排入厂区排水沟。生活污水经化粪池处理后排入厂区污水管网。车间屋面雨水经排水沟汇集后排入厂区雨水管网。5.3供配电5.3.1供电电源现状本工程2回路10KV电源从炼铁35KV变电站10KV配电室两段不同的母线引来。5.3.2概述本项目为提纯低燃值高炉煤气综合利用工程，其电气专业设计范围为：该工程的10KV及低压供配电、

40、控制、照明、防雷接地及弱电设施（工业电视、煤气泄漏报警）等。5.3.3负荷计算本工程负荷计算采用需要系数法，10kV高压设备装机容量为6310KW，380VAC低压设备装机容量为3390kW。计算结果如下：1） 10kV高压设备装机容量Pe=6310kW工作容量P5955kW 计算有功Pj=4390kW 计算无功Qj=2274kvar 视在功率Sj= 4944kVA COS=0.89 2） 380V AC低压设备装机容量Pe=3390kW工作容量P2419kW 计算有功Pj=1940kW 计算无功Qj=1194kvar 视在功率Sj=2274kVA COS=0.85 3）10kV总计算负荷 计

41、算有功：Pj=6330kW 计算无功：Qj=3468kvar无功补偿： -920 kvar视在功率：Sj = 6945KVA功率因数：COS0.93（补偿后）年耗电量Wn=4761.36×104kWh5.3.4供配电系统本工程用电负荷：二类负荷。根据负荷计算结果及总图布置，本工程宜建一座控制楼，控制楼由高压配电室、低压配电室、变压器室、控制室等组成。本工程10kV配电系统采用单母线分段接线方式，双电源引入（由炼铁35KV变电站提供两路电源），工作电源故障或停电检修时,备用电源投入,保证连续供电。 根据380V AC低压负荷计算结果选用630KVA 10/0.4KV干式变压器两台；配电

42、系统采用单母线分段的接线方式；电源由10kV高压配电室两段不同的母线引来。二路电源互为备用，某一路电源故障或停电检修时,另一路自动投入。5.3.5电气传动高压电机：采用直接起动。低压电机（容量45KW）：采用软起动；低压电机（容量45KW）：采用直接起动，由电动机控制中心（MCC）供电，MCC柜选用有较高技术性能指标和造价相对较低的低压抽屉式开关柜GCS型，且通过I/O与DCS交换信息。5.3.6 电气控制控制方式有两种：(1)集中控制：正常生产通过DCS系统（仪电一体化系统）的操作站进行各机组联锁集中控制与监视。(2)机旁操作：在机旁可进行单机控制，用于检修、试车。操作站设在控制楼控制室，通

43、过CRT显示器及键盘或鼠标方式对系统进行操作及监控。值班室内设事故紧急操作箱，对压缩机等设备实行紧急停车。DCS控制系统的机柜、工作台设置在控制楼控制室。5.3.7 主要电气设备低压配电柜或MCC柜采用GCS型，主要元器件断路器采用“上海人民”产品，接触器、热继电器采用施耐德产品，其它低压电气元件采用“上海天逸”产品。现场机旁操作箱、动力箱、照明箱、电机按防爆考虑。本工程主要电气设备表如下：主要电气设备表序号名称型号电压数量（台或套）1高压进线柜KYN28A10KV22高压PT柜KYN28A10KV23母联柜KYN28A10KV14高压电机柜KYN28A10KV165 液阻软起动柜GZYQ10

44、KV26变压器柜KYN28A10KV27高压电容补偿柜KYN28A10KV2高压无功补偿装置10KV28低压进线柜GCS380V29低压母联柜GCS380V110低压配电柜GCS380V911电容补偿柜GCS380V212UPS电源10KVA220V113防爆操作柱BZC380V2614变压器SCB10-630/1010/0.4KV2共计5.3.8 电气工程 电缆配线工程厂区内以电缆沟、电缆桥架、埋管及明配管相结合的方式进行电缆敷设。电缆严格按照电力工程设计规范GB5021794选择，动力电缆采用ZR-YJV交联聚氯乙烯绝缘电缆。控制电缆采用ZR-KVVR500或ZR-KVVRP500聚氯乙烯

45、电缆，计算机电缆采用DJFPVR-1。 电气照明工程照明电源采用380/220V三相五线制。区域内具爆炸危险场所采用防爆系列，操作室、值班室、电气室等以节能荧光灯为主，检修及安全照明采用36V安全电压。 防雷与接地工程防雷：建筑物的防雷按第二类建筑物进行防雷设计。防雷接地系统与其它接地系统相连接，并利用建筑物基础、柱、梁、及屋面作自然接地体、引下线、接闪器。接地系统：接地系统按区域分散独立设置。系统接地主要有工作接地和保护接地，主要包括：电气设备、金属构架的保护接地；分析设备的特殊接地；接地系统的设计将根据各种设备的不同要求，组成统一的接地网或单独的接地系统。所有电气设备正常不带电的金属外壳均

46、应可靠接地，接地电阻小于4。PLC控制系统采用单独接地，接地电阻小于1。防爆场所设备及管道按规范要求设置防静电接地。5.3.9 电气消防电气室、控制室、操作室构筑物的耐火等级为二级，按规范（GB6222-2005）要求设置手提式灭火装置，并设置煤气泄漏自动报警系统。电缆防火措施：采用阻燃电缆、电缆分段涂防火涂料、火灾电缆桥架上设置防火隔板；在低压开关柜室、控制室等有电缆出入的孔洞均采用防火材料封堵。5.3.10 弱电系统根据安全生产的要求，设置以下弱电设施：工业电视系统，煤气泄漏自动报警系统。 工业电视(ITV)系统为方便操作人员全面地了解生产作业情况，以及用于对生产过程很难观察的部位进行监控

47、，在厂区设置工业电视监控系统12套。工业电视系统(ITV)由摄像机、视频分配器、数字硬盘录像机、监视器和各类辅助设备组成。 煤气泄漏自动报警系统在加压站主厂房、混合区、值班室等设置煤气泄漏报警装置，共16点。报警控制器安装在控制值班室内。5.4自动控制及仪表5.4.1 设计范围本项目为提纯低燃值高炉煤气综合利用工程。建设规模为：提纯60000Nm3/h高炉煤气原料气。涉及到的仪控系统，主要为高炉煤气预处理系统、CO提纯系统、提纯产品气热值控制、外送混合气热值控制等生产过程的检测与控制。本工程中主要工艺流程分子筛提纯系统的过程检测与控制系统由 成套提供。提纯产品气热值控制、外送混合气热值控制等检

48、测与控制信号均进分子筛提纯设备成套供货的控制系统中显示控制。工厂设计需增加的检测项目：原料气(高炉煤气)温度、压力、流量检测；天然气温度、压力、流量检测；提纯产品气（高炉煤气）温度、压力、流量、热值检测；提纯产品气热值控制-高炉煤气与天燃气一级比例混合；外送混合气热值控制-高炉煤气与天燃气二级比例混合，此控制由原煤气混气站内混气阀组完成。5.4.2设计原则 本套装置的过程控制采用DCS集散控制系统，并在局部辅以现场仪表，保证了装置的高可靠性及高自动化水平。 仪控系统能有效地监控整套装置生产过程，确保设备长期稳定可靠运行，操作维护方便。 选用的仪表和DCS系统是可靠和先进的，在可靠的前提下考虑先

49、进性。DCS系统选择有较好业绩、较高性能、性价比高的系统。 装置的监视和控制以中控室DCS控制为主，必要的操作和紧急停车在中控室进行，重要的参数在中控室显示、记录、报警。 仪控系统检测点设置按照系统运行需要、安全检测等多方面要求，做到充分够用，并有一定的备用量，对重要的输入输出变量采用冗余结构，测点位号符合国标要求。 为保证系统的可靠性，主控制卡、交流直流供电电源、重要的通讯网络均采用冗余结构配置。 为及时了解提纯设备运行状况及对产品质量的控制，对主要介质的部份参数设置了在线分析仪、在线热值仪。分析仪、热值仪分别安装于独立的房间。分析结果的信号送入系统。5.4.3仪表选型由现场控制站实现现场的

50、数据采集与控制，通过通讯网络与上位计算机通讯，进行数据的交换，从而实现现场与中央控制室的联合控制。 控制系统的核心为DCS集散控制系统。其功能包括：数据采集和处理；参数显示与报警；动作联锁；调节控制；历史数据储存；系统诊断；画面显示；报警和事件记录；报表制作。 流量计选用差压式流量计，配智能差压变送器。 压力变送器选用智能压力变送器。 测温元件选用PT100铂热电阻，就地温度显示仪表选用双金属温度计。 电磁阀和热电阻采取隔爆的防爆形式，其他测控回路采用本安防爆。 必要的地方配置在线气体分析仪。 气动调节阀选用无锡工装产品 ，定位器采用山武智能定位器。5.4.5控制室控制室设在变压吸附系统值班室

51、。DCS系统的机柜、台放置在变压吸附系统值班室。控制室层高3.5m，面积约30m2。控制室要求采光，防尘，抗振良好，防静电地面。设空调，温度范围：1826，湿度范围3070%。5.4.6电源和气源 仪表电源 仪表用电源由电气供电回路供给，要求两回路电源，自动切换。该电源要求电压波动不超过额定值±7%，且与照明电源分开。 电压等级： 220V AC 单相，50HZ、10KVA。 DCS装置设置不停电电源UPS，停电后维持供电时间不小于30分钟。 仪表气源：仪表气源采用净化压缩空气，为除油、除尘、脱湿后的洁净压缩空气，供气动调节阀、气动切断阀及其它仪表装置使用。气源系统TOP前设有储气罐

52、，在紧急情况下供气时间不小于20分钟。气源压力0.6Mpa；耗气量：1.0 Nm3/min。5.5 通风空调5.5.1设计依据本设计依据采暖通风与空气调节设计规范（GB50019-2003）及各专业提供的有关设计资料。5.5.2 气象资料室外夏季通风计算温度 34°C室外夏季空调计算温度 36°C室外冬季采暖计算温度 0°C夏季空气调节日平均 32.2°C夏季空气调节室外计算湿球温度 27.4°C室外计算相对湿度：夏季最热月月平均 71% 冬季最冷月月平均 80% 最热月14时平均 58%大气压力 夏季 922.8hPa 冬季 1012.4hPa5.5.3 设计内容在压缩机主厂房、真空泵房及热值仪室等场所设置事故通风机；在高低压配电室、控制值班室、休息室和门卫等人员工作场